Нейроны, полученные из стволовых клеток, у ветеранов боевых действий с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР) реагируют на гормон стресса по-другому, чем у ветеранов без посттравматического стресса, открытие, которое может дать представление о том, как генетика может сделать кого-то более восприимчивым к развитию посттравматического стрессового расстройства после травмы.

Исследование, опубликованное 20 октября в Nature Neuroscience, является первым, в котором используются модели индуцированных плюрипотентных стволовых клеток для изучения посттравматического стрессового расстройства. Его провела группа ученых из Медицинской школы Икана на горе Синай, Медицинского центра по делам ветеранов Джеймса Дж. Питерса, Йельской школы медицины и Исследовательского института Фонда стволовых клеток Нью-Йорка (NYSCF).

Посттравматическое стрессовое расстройство может развиться после тяжелой травмы и представляет собой огромную проблему общественного здравоохранения как для ветеранов, так и для гражданских лиц. Однако степень влияния генетических факторов и факторов окружающей среды на индивидуальные клинические исходы остается неизвестной. Чтобы преодолеть этот информационный пробел, исследовательская группа изучила когорту из 39 ветеранов боевых действий с посттравматическим стрессовым расстройством и без него, которые были набраны из Медицинского центра по делам ветеранов имени Джеймса Дж. Питерса в Бронксе. Ветераны подверглись биопсии кожи, и их клетки кожи были перепрограммированы в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.

«Перепрограммирование клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки виртуально возвращает клетки в прошлое, когда они были эмбрионами и обладали способностью генерировать все клетки тела», — сказала Рэйчел Иегуда, доктор философии, профессор психиатрии и неврологии. , в Icahn Mount Sinai, директор по психическому здоровью Медицинского центра по делам ветеранов Джеймса Дж. Питерса и старший автор статьи. «Эти клетки затем могут быть дифференцированы в нейроны с теми же свойствами, что и клетки мозга этого человека до того, как произошла травма, чтобы изменить способ их функционирования. Сети экспрессии генов из этих нейронов отражают раннюю генную активность, являющуюся результатом генетического вклада и вклада в очень раннее развитие, поэтому они являются отражением «добоевого» или «дотравматического» состояния экспрессии генов».

«Два человека могут испытать одну и ту же травму, но не обязательно у них обоих разовьется посттравматическое стрессовое расстройство», — объяснила Кристен Бреннанд, доктор философии, профессор психиатрии Элизабет Мирс и Хаус Джеймсон в Йельской школе медицины и NYSCF — исследователь стволовых клеток Робертсона. Выпускница, соруководившая исследованием. «Этот тип моделирования клеток мозга людей с посттравматическим стрессовым расстройством и без него помогает объяснить, как генетика может сделать кого-то более восприимчивым к посттравматическому стрессу».

Чтобы имитировать реакцию на стресс, которая вызывает посттравматическое стрессовое расстройство, ученые подвергли индуцированные плюрипотентные нейроны, полученные из стволовых клеток, воздействию гормона стресса гидрокортизона, синтетической версии собственного кортизола организма, который используется как часть реакции «бей или беги».

«Добавление гормонов стресса к этим клеткам имитирует биологические эффекты боя, что позволяет нам определить, как различные генные сети мобилизуются в ответ на воздействие стресса в клетках мозга», — пояснил доктор Иегуда.

Используя профилирование экспрессии генов и визуализацию, ученые обнаружили, что нейроны людей с посттравматическим стрессовым расстройством гиперчувствительны к этому фармакологическому триггеру. Ученые также смогли определить специфические генные сети, которые по-разному реагировали на воздействие гормонов стресса.

Внутри клеток людей, страдающих посттравматическим стрессовым расстройством

В большинстве подобных исследований посттравматического стресса на сегодняшний день использовались образцы крови пациентов, но поскольку посттравматическое стрессовое расстройство коренится в головном мозге, ученым нужен способ уловить, как стресс влияет на нейроны людей, склонных к расстройству. Поэтому команда решила использовать стволовые клетки, поскольку они обладают уникальными возможностями для обеспечения неинвазивного доступа к мозгу конкретного пациента.

«Вы не можете легко проникнуть в мозг живого человека и извлечь клетки, поэтому стволовые клетки — наш лучший способ изучить, как нейроны ведут себя у пациента», — сказал доктор Бреннанд.

Ученые NYSCF использовали свою масштабируемую автоматизированную роботизированную систему — The NYSCF Global Stem Cell Array — для создания стволовых клеток, а затем глутаматергических нейронов у пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством. Глутаматергические нейроны помогают мозгу посылать возбуждающие сигналы и ранее были вовлечены в посттравматическое стрессовое расстройство.

«Поскольку это было первое исследование с использованием моделей стволовых клеток посттравматического стрессового расстройства, было важно изучить большое количество людей», — сказал Дэниел Полл, доктор философии, старший вице-президент NYSCF по исследованиям и разработке платформ, который был одним из руководителей исследования. исследование. «В масштабе этого исследования автоматизация имеет важное значение. С помощью Array мы можем создавать стандартизированные ячейки, которые позволяют проводить значимые сравнения между многочисленными людьми, указывая на ключевые различия, которые могут иметь решающее значение для открытия новых методов лечения».

Использование отличительных признаков стрессовых клеток посттравматического стресса для новых методов лечения

Анализ экспрессии генов, проведенный командой, выявил набор генов, которые были особенно активны в нейронах, склонных к посттравматическому стрессу, после воздействия на них гормонов стресса.

«Важно то, что генная сигнатура, которую мы обнаружили в нейронах, была также очевидна в образцах мозга умерших людей с посттравматическим стрессовым расстройством, что говорит нам о том, что модели стволовых клеток обеспечивают довольно точное отражение того, что происходит в мозгу живых пациентов», — отметил доктор. Полл.

Кроме того, различия между тем, как клетки с посттравматическим стрессовым расстройством и без посттравматического стресса реагируют на стресс, могут быть информативными для прогнозирования того, какие люди подвержены более высокому риску посттравматического стрессового расстройства.

«Что действительно интересно в наших выводах, так это возможности, которые они открывают для ускорения диагностики и лечения посттравматического стрессового расстройства», — продолжил доктор Полл. «Важно, что наличие надежной модели стволовых клеток обеспечивает идеальную возможность для скрининга лекарств «в тарелке» даже среди различных групп пациентов».

«Мы работаем над поиском уже одобренных препаратов, которые могли бы обратить вспять гиперчувствительность, которую мы наблюдаем в нейронах», — добавил доктор Бреннанд. «Таким образом, любые лекарства, которые мы обнаружим, будут иметь кратчайший путь к помощи пациентам».

Исследователи планируют продолжить использование своих моделей индуцированных плюрипотентных стволовых клеток для дальнейшего изучения генетических факторов риска, выявленных в ходе этого исследования, и для изучения того, как посттравматическое стрессовое расстройство влияет на другие типы клеток головного мозга, помогая расширить возможности для терапевтических открытий.

«NYSCF невероятно гордится тем, что создала первые в истории модели индуцированных плюрипотентных стволовых клеток у людей с посттравматическим стрессовым расстройством в рамках этого знаменательного исследования в сотрудничестве с учеными мирового уровня», — сказал временный генеральный директор NYSCF Деррик Росси, доктор философии. «Эта совместная работа подчеркивает уникальную ценность моделирования стволовых клеток для изучения и демистификации сложных заболеваний, а также для открытия инновационных стратегий, которые могут привести к срочно необходимым методам лечения».